CN111709633B - 一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质 - Google Patents

一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN111709633B
CN111709633B CN202010520480.XA CN202010520480A CN111709633B CN 111709633 B CN111709633 B CN 111709633B CN 202010520480 A CN202010520480 A CN 202010520480A CN 111709633 B CN111709633 B CN 111709633B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ship
line
intersection
vessel
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010520480.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111709633A (zh
Inventor
王红波
赵毅
李金鑫
赵巍
张展硕
周正
王岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202010520480.XA priority Critical patent/CN111709633B/zh
Publication of CN111709633A publication Critical patent/CN111709633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111709633B publication Critical patent/CN111709633B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0635—Risk analysis of enterprise or organisation activities
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/26—Government or public services

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明适用于船舶航行技术领域，提供了一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质，包括：获取第一船舶的障碍区相关参数；根据第一船舶的障碍区相关参数，确定第一船舶的速度障碍区；获取第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；根据第一船舶的速度矢量、第二船舶的速度矢量以及第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。本发明通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定方法，并进一步验证了该碰撞危险度确定方法的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定方法具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。

Description

一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质
技术领域
本发明属于船舶航行技术领域，尤其涉及一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质。
背景技术
随着海洋资源的开发和利用以及海上贸易的繁荣，海上碰撞一直是影响船舶航行安全的重要问题。船舶碰撞事故不仅造成了巨大的生命财产损失，而且对海洋生态环境造成了灾难性的破坏。虽然国际海事组织(IMO)制定了国际海上避碰规则(COLREGs)，以指导不同会遇环境下的避碰操作，但是海上人员通过自身的操作完全遵守COLREGs规则并不容易。在多目标的复杂海上环境中，船员很难快速地做出正确的判断。
在我国对于船舶避碰领域的研究比较晚，但是目前在碰撞危险度评估方面也有许多的成果。1998年姚杰提出利用模糊逻辑推算船舶碰撞危险度的方法。2010年大连海事大学的徐向阳等人通过模糊综合评价分析最近会遇距离(DCPA)和到达最近会遇点的时间(TCPA)，从而判断船舶海上航行的安全性。2016年哈尔滨工程大学的赵宇欣等人利用证据推理(ER)理论对遇到障碍物时的碰撞风险进行评估，并对可能发生的碰撞及时发出预警。而国外关于船舶碰撞危险度的研究相对更加成熟。在2013年Tam等人在研究船舶避碰路径规划中采用数学建模的方式评估碰撞危险度。2016年Gang等人将支持向量机和模糊综合评价两种方法进行结合，研究出一种适合海员的危险度评估方法。Lopez Santander在2017年采用线性回归的方法对判断船舶出现航行危险的相关因素进行了分析和归纳。以上所述的大多数计算船舶危险度的方法更多的是基于DCPA和TCPA两个因素，但是DCPA和TCPA本身存在一定的限制。DCPA/TCPA忽略了目标船的航向和方位，此外，假设船舶有一个较大安全距离(能见度差情况下)，那么意味着可能很快船舶间的距离会小于安全距离，但TCPA可能会是一个很长的时间值。这造成了TCPA与实际情况不相关。此外依赖DCPA/TCPA的航海员可能会对何时采取避碰行为产生疑问。
由此可见，现有的船舶间碰撞危险度确定方法存在对于危险度的判断精确性低，容易造成延迟行动的错误指令的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种碰撞危险度确定方法，旨在解决现有的船舶间碰撞危险度确定方法存在对于危险度的判断精确性低，容易造成延迟行动的错误指令的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种碰撞危险度确定方法，包括：
获取第一船舶的障碍区相关参数；
根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；
获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；
根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
本发明实施例的另一目的在于一种碰撞危险度确定装置，包括：
障碍区相关参数获取单元，用于获取第一船舶的障碍区相关参数；
速度障碍区确定单元，用于根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；
速度矢量获取单元，用于获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；以及
危险度确定单元，用于根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
本发明实施例的另一目的在于一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述碰撞危险度确定方法的步骤。
本发明实施例的另一目的在于一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述碰撞危险度确定方法的步骤。
本发明实施例提供的碰撞危险度确定方法，通过获取第一船舶的障碍区相关参数，并根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区，进而根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；本发明通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定方法，并进一步验证了该碰撞危险度确定方法的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定方法具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；
图2为本发明实施例提供的基于船舶领域的四种安全标准示意图；
图3为本发明实施例提供的四元数船舶领域示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；
图5为本发明实施例提供的速度障碍法示意图；
图6为本发明实施例提供的结合船舶领域的速度障碍法示意图；
图7为本发明实施例提供的船舶领域和DCPA/TCPA示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；
图9为本发明实施例提供的再一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；
图10为本发明实施例提供的在本船相对坐标下的目标船舶领域的侵入预测示意图；
图11为本发明实施例提供的验证场景示意图；
图12为本发明实施例提供的一种碰撞危险度确定装置的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的速度障碍区确定单元的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的危险度确定单元的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的危险度确定模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了解决现有的船舶间碰撞危险度确定方法存在对于危险度的判断精确性低，容易造成延迟行动的错误指令的问题，本发明实施例通过获取第一船舶的障碍区相关参数，并根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区，进而根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；本发明通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定方法，并进一步验证了该碰撞危险度确定方法的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定方法具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。
图1示出了本发明实施例提供的一种碰撞危险度确定方法的实现流程，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在步骤S101中，获取第一船舶的障碍区相关参数。
在本发明实施例中，所述障碍区相关参数包括船舶本身参数信息以及船舶运动参数信息，其中船舶本身参数信息包括但不限于船舶长度信息以及船舶操纵能力的进距和旋回初径等船舶参数信息等，而船舶运动参数信息包括但不限于船舶所在位置信息、船舶速度信息、船舶航向信息等。
在步骤S102中，根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区。
在本发明实施例中，所述速度障碍区相当于船舶安全领域，船舶安全领域是安全距离的概括。船舶安全领域是船舶在海上航行中各个方向上对安全距离的不一致观测的集合。目前通过对船舶碰撞事故的分析，普遍认为船舶的前方相对船舶后方危险更大，船舶右舷相对船舶左舷危险更大。而船舶的前方与右舷相比，船舶的前方的危险更大。因此在构造船舶领域过程中，船舶通常不会位于船舶领域的几何中心，而会位于几何中心的左下方一点。由于没有一个统一的船舶间安全航行的标准，通常利用船舶领域来衡量船舶航行的安全一般会与四种安全标准进行结合，这四种基于船舶领域的安全标准的示意图如图2所示。在图2(a)中，目标船舶(TS)不应侵入到本船(OS)的船舶领域中；在图2(b)中，本船(OS)不应侵入目标船(TS)的船舶领域中；在图2(c)中，无论是本船(OS)还是目标船舶(TS)的船舶领域都不应被侵入；在图2(d)中，两船的船舶领域彼此间不应该重叠。在本发明实施例中，由于船舶领域本身的不规则形状，仅考虑一艘船舶的船舶领域的安全标准可能导致某些情况下不能识别出船舶的危险。同时两艘船舶的船舶领域都不应重叠可能导致船舶避让幅度过大，导致船舶避碰消耗的资源过多。因此本发明实施例采用的是两艘船舶的船舶领域都不应该被侵入的安全原则。
在本发明实施例中，船舶安全领域为四元数船舶领域，不同于其他船舶领域的形状，该船舶领域的大小是由四元数决定的，四元数代表了船头、船尾、左舷和右舷方向上的安全距离的大小，并且考虑了船舶本身的操纵能力，船舶的速度和航向等影响船舶领域的因素，如图3所示。
在本发明实施例中，所述第一船舶的障碍区相关参数包括第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，如图4所示，所述步骤S102，具体包括以下步骤：
在步骤S401中，根据所述第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，确定所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值。
在本发明实施例中，设船舶的位置在(x，y)，船舶的速度为v，船舶的长度为L，这船舶领域的方程可以表示为：
Figure GDA0003670642290000061
其中的Rfore，Raft，Rstarb和Rport代表船舶领域的半径长度。θ是船舶的航向。
Figure GDA0003670642290000071
Figure GDA0003670642290000072
其中AD和DT是代表船舶操纵能力的进距和旋回初径。正常情况下，船舶会标明自身的进距和旋回初径的值，但是对于会遇的目标船舶，本船可能很难获取它的回旋试验的相关参数。因此根据其他船舶的参数，采用经验公式计算船舶的进距值和旋回初径值：
Figure GDA0003670642290000073
在步骤S402中，根据所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值，确定所述第一船舶的速度障碍区。
在本发明实施例中，依据各自船舶不同的船舶参数，得到的船舶领域大小不同。在正常情况下，该船舶领域与其他船舶领域相比，在船头和左旋方向上两者的半径长度基本一致，而在船尾方向上四元数船舶领域的半径长度要更短一些，在右舷方向上大于其他船舶领域半径长度。因此四元数船舶领域将COLREGS规则上各种会遇局面的规定考虑到了领域的构造中。
在步骤S103中，获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量。
当前，速度障碍法已经被应用到许多领域中来避免碰撞的发生，如车辆，机器人和无人机等。速度障碍法以本船作为参考点，通过船速和时间参数将会遇船舶在几何空间内的航线转换到速度空间内，该航线在速度空间内形成的区域被认为是本船在速度空间内的障碍区域。由于速度空间的坐标是以速度分量代表的，因此本船可以直接选择在障碍区域外的安全速度矢量来避免船舶间的碰撞。图5中展示了速度障碍法的原理。图5(a)中展示的是船舶会遇场景，两艘船舶在航行时间tf后在P(tf)点相撞。本船的位置是Po(t0)，航速为
Figure GDA0003670642290000081
目标船的位置为Pt(t0)，航速为
Figure GDA0003670642290000082
在目标船舶周围设置本船的禁行区域ConfP，作为判断两船发生碰撞的条件。通过利用碰撞时间tf和两船的航速矢量，将目标船在几何空间内的轨迹映射为图5(b)所示的障碍区域。同时为了选择速度矢量解的方便，利用速度矢量之间的运算，将图5(b)转换为图5(c)。
由于速度障碍法在本船和目标船周围设置了圆形的安全区域，所以ConfP是结合两个圆形区域的结合，公式如下：
ConfP(O,R)＝{P|||P-O||≤ro+rj＝R} (5)
其中P是几何空间内的位置，ro和rj是本船和目标船的安全区域的半径长，R是ConfP的半径长。
如果本船和目标船在时间tf发生碰撞，也就代表本船的位置Po(tf)处于目标船周围的禁止区域
Figure GDA0003670642290000083
内，公式如下：
Figure GDA0003670642290000084
其中
Figure GDA0003670642290000085
代表闵可夫斯基和。设本船在时间tf-t0段内保速航行，则上式变换为：
Figure GDA0003670642290000086
上式表明如果本船以速度矢量
Figure GDA0003670642290000087
航行，那么在时间tf时本船一定会与目标船发生碰撞。此外，对于不同碰撞时刻，在满足上式条件下，本船会有一组速度矢量，这些速度矢量的集合设为VO，也就是，在tf∈(t0,∞)下：
Figure GDA0003670642290000091
本船的速度矢量处于VO集合内，代表着本船和目标船舶之间在未来某一时刻一定会发生碰撞。此外，速度障碍法也可以针对非线性航线以及航线不确定的船舶进行危险判别。但是速度障碍法本身仅仅考虑了圆形安全区域，这不符合COLREGS规则的规定。并且速度障碍法本身仅作为危险判别的方法，而不能作为量化危险度的方法。因此本发明实施例针对这两个问题对速度障碍法进行了改进，提出了一个新的船舶碰撞危险度模型。
在本发明实施例中，通过结合速度障碍法和四元数船舶领域，使速度障碍法本身既符合了COLREGS规则，也能根据不同船舶改变形状，如图6所示，第二船舶即本船的速度矢量为
Figure GDA0003670642290000092
第一船舶即目标船的速度矢量为
Figure GDA0003670642290000093
在步骤S104中，根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，如图6所示，由于船舶领域的四个半径长度不一致以及两艘船舶的航向不同，因此不能将本船的船舶领域半径简单的叠加到目标船的船舶领域上作为目标船舶周围的禁行区域。所以本发明实施例采用上述的安全标准，不对船舶领域进行扩大，而是分别判断以本船为参考的速度障碍区域和以目标船为参考的速度障碍区域是否有碰撞危险。只要有一艘船舶判断有碰撞危险，那么这两艘船之间就存在碰撞危险，进而再判断两船的避让责任。
目前许多计算船舶危险度的方法都是依据DCPA和TCPA，但是DCPA和TCPA本身存在一定的限制。DCPA/TCPA忽略了目标船的航向和方位，此外，假设船舶有一个较大安全距离(能见度差情况下)，那么意味着可能很快船舶间的距离会小于安全距离，但TCPA可能会是一个很长的时间值。这造成了TCPA与实际情况不相关。此外依赖DCPA/TCPA的航海员可能会对何时采取避碰行为产生疑问。图7展示了船舶领域与DCPA/TCPA的判断冲突。图7的左图中DCPA处于船舶领域外，但是目标船最终会侵入到船舶领域，虽然两船之间的冲突并不严重，但是DCPA本身很难准确判断这种情况。在图7的右图中可以看到，在目标船到达最近会遇点之前，目标船就已经严重的侵入到本船的领域中，而如果依据TCPA的指导，可能会认为TCPA太大，造成延迟行动的错误指令。
在本发明一个优选地实施例中，基于船舶领域的方法来解决DCPA/TCPA的局限性，由于速度障碍法本身不具有计算危险度的功能，所以这里提出一种新的结合船舶领域的速度障碍法的碰撞危险度确定方法，如图8所示，所述步骤S104，包括：
在步骤S801中，根据所述第一船舶的速度矢量以及船舶中心点，确定中心线。
在步骤S802中，根据所述第一船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定上边界线与下边界线。
在步骤S803中，根据所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定切割线。
在步骤S804中，根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，从图6中可以看到，通过判断本船的速度矢量是否处于速度障碍区内来获取本船的航行危险，而本船的速度矢量处于速度障碍区内，意味着本船以该速度航行，必会在未来某一时刻侵入到目标船的领域中，而侵入的程度与本船速度处于速度障碍区内的目标船舶缩小的船舶领域内的程度相关，如图5(c)所示。因此，船舶的危险度可以计算为：
Figure GDA0003670642290000111
其中，L0是本船的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离，L2是上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离，L1是下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离。(x0,y0)是本船的位置，(vx,vy)是本船速度矢量。x0·vy-y0·vx是为了判断本船的速度矢量处于中心线的上方还是下方。由于中心线代表了目标船在几何空间内的航线，这意味着离中心线越近，危险越大，而离中心线越远，危险越小。通过公式(9)计算的危险度，其值在中心线处为1，在边界处为0.5，越远离边界越小，最后趋于0。
在本发明一个优选实施例中，所述步骤S804，包括：
在步骤S901中，判断所述第二船舶的速度矢量是否处于所述中心线的上方；若是，则进入步骤S902中；若否，则进入步骤S903中。
在步骤S902中，根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，如图6所示，上边界线为第一船舶的速度矢量到第一船舶的速度障碍区上方边缘相切线，所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2。
在步骤S903中，根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，如图6所示，下边界线为第一船舶的速度矢量到第一船舶的速度障碍区下方边缘相切线，所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1。
仿真实例：
为了验证本发明实施例提供的碰撞危险度确定方法的合理性，将与现有技术中的DDV/TDV方法(采用去中心化的椭圆船舶领域作为船舶危险判断的安全边界，并定义了侵入船舶领域程度(DDV)和侵入船舶领域时间(TDV)两个参数来量化船舶的碰撞危险，如图10所示。通过利用椭圆形状的灵活性和计算的简单性，采用数学推导的方法求解出船舶侵入船舶领域的程度和侵入船舶领域的时间)进行对照，仿真场景如图11所示。为了对照的方便，这里将DDV的计算范围定为(0,1]，其中DDV为1时代表两船正好发生碰撞，DDV为0.5时代表本船从目标船的船舶领域边界驶过，DDV越趋于0就代表两船之间最近距离越远，两者之间没有碰撞危险。在图11中所有的目标船舶与本船之间的DCPA值都为1海里，本船的航速是12kn，其他船舶的位置和航速可以在表1中得到。
表1船舶具体参数表
船号 位置(nm) 航速(kn) 航向(°) DCPA(nm) DDV Risk VO集合
S1 [12,-1] 12 270 1 0.605 0.594 In
S2 [12,1] 12 270 1 0.471 0.482 Out
S3 [5,-6] 12 0 1 0.829 0.803 In
S4 [-1,-4] 15 53 1 0.732 0.714 In
S5 [6,-2.89] 12 330 1 0.783 0.772 In
从表1中可以看到，在DCPA都为1海里情况下，无论是DDV还是Risk计算的值都计算出不同的危险度，并且两者的值基本近似。VO集合一栏表示，本船的速度矢量是否处于其他船舶构成的速度障碍区内，可以看到除了S2船外，其他目标船都与本船有碰撞危险。这一点从DDV和Risk的值中也可以看出，除S2船外，两者的值都大于0.5，而本船对S2船的危险度是小于0.5的，符合VO集合的判断。此外本船从S3船的船头驶过，从S5船的船尾驶过，这造成了本船对S3和S5船舶的危险值不同。而这些内容单从DCPA的值是判断不出船舶间的危险的。由此可见本发明提出的碰撞危险度确定方法是具备合理性的。同时本发明的方法相对DDV/TDV而言，具有处理多艘船舶危险判断的便利性，并且也能将船舶的非线性轨迹考虑进去。因此，本发明采用的碰撞危险度确定方法是可行的。此外，这里所采用的速度障碍算法仅考虑了未来40min内的碰撞所构建的VO集合，也就是说，当船舶航速为15kn时，将检测到10海里范围内的碰撞危险。
本发明实施例提供的碰撞危险度确定方法，通过获取第一船舶的障碍区相关参数，并根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区，进而根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；本发明通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定方法，并进一步验证了该碰撞危险度确定方法的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定方法具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。
图12为本发明实施例提供的一种碰撞危险度确定装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
在本发明实施例中，所述碰撞危险度确定装置，包括：
障碍区相关参数获取单元1201，用于获取第一船舶的障碍区相关参数。
在本发明实施例中，所述障碍区相关参数包括船舶本身参数信息以及船舶运动参数信息，其中船舶本身参数信息包括但不限于船舶长度信息以及船舶操纵能力的进距和旋回初径等船舶参数信息等，而船舶运动参数信息包括但不限于船舶所在位置信息、船舶速度信息、船舶航向信息等。
速度障碍区确定单元1202，用于根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区。
在本发明实施例中，所述速度障碍区相当于船舶安全领域，船舶安全领域是安全距离的概括。船舶安全领域是船舶在海上航行中各个方向上对安全距离的不一致观测的集合。目前通过对船舶碰撞事故的分析，普遍认为船舶的前方相对船舶后方危险更大，船舶右舷相对船舶左舷危险更大。而船舶的前方与右舷相比，船舶的前方的危险更大。因此在构造船舶领域过程中，船舶通常不会位于船舶领域的几何中心，而会位于几何中心的左下方一点。由于没有一个统一的船舶间安全航行的标准，通常利用船舶领域来衡量船舶航行的安全一般会与四种安全标准进行结合，这四种基于船舶领域的安全标准的示意图如图2所示。在图2(a)中，目标船舶(TS)不应侵入到本船(OS)的船舶领域中；在图2(b)中，本船(OS)不应侵入目标船(TS)的船舶领域中；在图2(c)中，无论是本船(OS)还是目标船舶(TS)的船舶领域都不应被侵入；在图2(d)中，两船的船舶领域彼此间不应该重叠。在本发明实施例中，由于船舶领域本身的不规则形状，仅考虑一艘船舶的船舶领域的安全标准可能导致某些情况下不能识别出船舶的危险。同时两艘船舶的船舶领域都不应重叠可能导致船舶避让幅度过大，导致船舶避碰消耗的资源过多。因此本发明实施例采用的是两艘船舶的船舶领域都不应该被侵入的安全原则。
在本发明实施例中，船舶安全领域为四元数船舶领域，不同于其他船舶领域的形状，该船舶领域的大小是由四元数决定的，四元数代表了船头、船尾、左舷和右舷方向上的安全距离的大小，并且考虑了船舶本身的操纵能力，船舶的速度和航向等影响船舶领域的因素，如图3所示。
在本发明实施例中，所述第一船舶的障碍区相关参数包括第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，如图13所示，所述速度障碍区确定单元1202，包括：
领域半径值确定模块1301，用于根据所述第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，确定所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值。
在本发明实施例中，设船舶的位置在(x，y)，船舶的速度为v，船舶的长度为L，这船舶领域的方程可以表示为：
Figure GDA0003670642290000151
其中的Rfore，Raft，Rstarb和Rport代表船舶领域的半径长度。θ是船舶的航向。
Figure GDA0003670642290000152
Figure GDA0003670642290000161
其中AD和DT是代表船舶操纵能力的进距和旋回初径。正常情况下，船舶会标明自身的进距和旋回初径的值，但是对于会遇的目标船舶，本船可能很难获取它的回旋试验的相关参数。因此根据其他船舶的参数，采用经验公式计算船舶的进距值和旋回初径值：
Figure GDA0003670642290000162
速度障碍区确定模块1302，用于根据所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值，确定所述第一船舶的速度障碍区。
在本发明实施例中，依据各自船舶不同的船舶参数，得到的船舶领域大小不同。在正常情况下，该船舶领域与其他船舶领域相比，在船头和左旋方向上两者的半径长度基本一致，而在船尾方向上四元数船舶领域的半径长度要更短一些，在右舷方向上大于其他船舶领域半径长度。因此四元数船舶领域将COLREGS规则上各种会遇局面的规定考虑到了领域的构造中。
速度矢量获取单元1203，用于获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量。
在本发明实施例中，通过结合速度障碍法和四元数船舶领域，使速度障碍法本身既符合了COLREGS规则，也能根据不同船舶改变形状，如图6所示，第二船舶即本船的速度矢量为
Figure GDA0003670642290000163
第一船舶即目标船的速度矢量为
Figure GDA0003670642290000164
危险度确定单元1204，用于根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，如图6所示，由于船舶领域的四个半径长度不一致以及两艘船舶的航向不同，因此不能将本船的船舶领域半径简单的叠加到目标船的船舶领域上作为目标船舶周围的禁行区域。所以本发明实施例采用上述的安全标准，不对船舶领域进行扩大，而是分别判断以本船为参考的速度障碍区域和以目标船为参考的速度障碍区域是否有碰撞危险。只要有一艘船舶判断有碰撞危险，那么这两艘船之间就存在碰撞危险，进而再判断两船的避让责任。
目前许多计算船舶危险度的方法都是依据DCPA和TCPA，但是DCPA和TCPA本身存在一定的限制。DCPA/TCPA忽略了目标船的航向和方位，此外，假设船舶有一个较大安全距离(能见度差情况下)，那么意味着可能很快船舶间的距离会小于安全距离，但TCPA可能会是一个很长的时间值。这造成了TCPA与实际情况不相关。此外依赖DCPA/TCPA的航海员可能会对何时采取避碰行为产生疑问。基于船舶领域的方法来解决DCPA/TCPA的局限性，由于速度障碍法本身不具有计算危险度的功能，故提出一种新的结合船舶领域的速度障碍法的危险度确定单元，如图14所示，所述危险度确定单元1204，包括：
中心线确定模块1401，用于根据所述第一船舶的速度矢量以及船舶中心点，确定中心线。
边界线确定模块1402，用于根据所述第一船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定上边界线与下边界线。
切割线确定模块1403，用于根据所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定切割线(图6中实线切割线)。
危险度确定模块1404，用于根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0(如图6所示)、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，从图6中可以看到，通过判断本船(即第二船舶)的速度矢量是否处于速度障碍区内来获取本船的航行危险，而本船的速度矢量处于速度障碍区内，意味着本船以该速度航行，必会在未来某一时刻侵入到目标船(即第一船舶)的领域中，而侵入的程度与本船速度处于速度障碍区内的目标船舶缩小的船舶领域内的程度相关，如图5(c)所示。因此，船舶的危险度可以计算为：
Figure GDA0003670642290000181
其中，L0是本船的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离，L2是上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离，L1是下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离。(x0,y0)是本船的位置，(vx,vy)是本船速度矢量。x0·vy-y0·vx是为了判断本船的速度矢量处于中心线的上方还是下方。由于中心线代表了目标船在几何空间内的航线，这意味着离中心线越近，危险越大，而离中心线越远，危险越小。通过公式(9)计算的危险度，其值在中心线处为1，在边界处为0.5，越远离边界越小，最后趋于0。
在本发明实施例中，如图15所示，所述危险度确定模块1404，包括：
判断子模块1501，用于判断所述第二船舶的速度矢量是否处于所述中心线的上方。
第一危险度确定子模块1502，用于当所述第二船舶的速度矢量处于所述中心线的上方时，则根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，如图6所示，上边界线为第一船舶的速度矢量到第一船舶的速度障碍区上方边缘相切线，切割线与中心线的交点以及切割线与上边界线的交点之间的距离L2。
第二危险度确定子模块1503，用于当所述第二船舶的速度矢量不处于所述中心线的上方时，则根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在本发明实施例中，如图6所示，下边界线为第一船舶的速度矢量到第一船舶的速度障碍区下方边缘相切线，切割线与中心线的交点以及切割线与下边界线的交点之间的距离L1。
本发明实施例提供的碰撞危险度确定装置，通过获取第一船舶的障碍区相关参数，并根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区，进而根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；本发明通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定装置，并进一步验证了该碰撞危险度确定装置的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定装置具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取第一船舶的障碍区相关参数；
根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；
获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；
根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
获取第一船舶的障碍区相关参数；
根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；
获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；
根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种碰撞危险度确定方法，其特征在于，包括：
获取第一船舶的障碍区相关参数；
根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；
获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；
根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；所述第一船舶的障碍区相关参数包括第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息；
所述根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区的步骤，包括：
根据所述第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，确定所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值；
根据所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值，确定所述第一船舶的速度障碍区；
所述碰撞危险度计算为：
Figure FDA0003670642280000011
其中，L0是第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离，L2是上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离，L1是下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离；(x0,y0)是第二船舶的位置，(νx,νy)是第二船舶的速度矢量；(x0·νy-y0·νx)是为了判断第二船舶的速度矢量处于中心线的上方还是下方。
2.根据权利要求1所述的碰撞危险度确定方法，其特征在于，所述根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度的步骤包括：
根据所述第一船舶的速度矢量以及船舶中心点，确定中心线；
根据所述第一船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定上边界线与下边界线；
根据所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定切割线；
根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
3.根据权利要求2所述的碰撞危险度确定方法，其特征在于，所述根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度的步骤，包括：
判断所述第二船舶的速度矢量是否处于所述中心线的上方；
当所述第二船舶的速度矢量处于所述中心线的上方时，则根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；
当所述第二船舶的速度矢量不处于所述中心线的上方时，则根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
4.一种碰撞危险度确定装置，其特征在于，包括：
障碍区相关参数获取单元，用于获取第一船舶的障碍区相关参数；
速度障碍区确定单元，用于根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；
速度矢量获取单元，用于获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；以及
危险度确定单元，用于根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；
所述第一船舶的障碍区相关参数包括第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息；
所述根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区的步骤，包括：
根据所述第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，确定所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值；
根据所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值，确定所述第一船舶的速度障碍区；
所述碰撞危险度计算为：
Figure FDA0003670642280000041
其中，L0是第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离，L2是上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离，L1是下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离；(x0,y0)是第二船舶的位置，(νx,νy)是第二船舶的速度矢量；(x0·νy-y0·νx)是为了判断第二船舶的速度矢量处于中心线的上方还是下方。
5.根据权利要求4所述的碰撞危险度确定装置，其特征在于，所述速度障碍区确定单元，包括：
领域半径值确定模块，用于根据所述第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，确定所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值；以及
速度障碍区确定模块，用于根据所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值，确定所述第一船舶的速度障碍区。
6.根据权利要求4所述的碰撞危险度确定装置，其特征在于，所述危险度确定单元，包括：
中心线确定模块，用于根据所述第一船舶的速度矢量以及船舶中心点，确定中心线；
边界线确定模块，用于根据所述第一船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定上边界线与下边界线；
切割线确定模块，用于根据所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定切割线；以及
危险度确定模块，用于根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
7.根据权利要求6所述的碰撞危险度确定装置，其特征在于，所述危险度确定模块，包括：
判断子模块，用于判断所述第二船舶的速度矢量是否处于所述中心线的上方；
第一危险度确定子模块，用于当所述第二船舶的速度矢量处于所述中心线的上方时，则根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、上边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L2，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；以及
第二危险度确定子模块，用于当所述第二船舶的速度矢量不处于所述中心线的上方时，则根据所述第二船舶的速度矢量与切割线的交点以及切割线与中心线的交点之间的距离L0、下边界线与切割线的交点以及切割线和中心线的交点之间的距离L1，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至3中任一项权利要求所述碰撞危险度确定方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至3中任一项权利要求所述碰撞危险度确定方法的步骤。
CN202010520480.XA 2020-06-09 2020-06-09 一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质 Active CN111709633B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010520480.XA CN111709633B (zh) 2020-06-09 2020-06-09 一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010520480.XA CN111709633B (zh) 2020-06-09 2020-06-09 一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111709633A CN111709633A (zh) 2020-09-25
CN111709633B true CN111709633B (zh) 2022-09-06

Family

ID=72539646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010520480.XA Active CN111709633B (zh) 2020-06-09 2020-06-09 一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111709633B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112455440A (zh) * 2020-11-30 2021-03-09 北京易控智驾科技有限公司 自动驾驶车辆编组的协同避让方法、装置、设备及介质
CN113032896B (zh) * 2021-02-25 2024-05-03 武汉理工大学 一种基于船舶驾驶员偏好的避碰辅助决策方法
CN113012475B (zh) * 2021-03-26 2022-02-18 大连海事大学 一种通过评价船舶航行避碰合规性自主避碰的方法
CN114117724B (zh) * 2021-09-10 2022-09-06 大连海事大学 基于非线性速度障碍法的船舶碰撞危险度建模方法
CN114442668B (zh) * 2022-01-30 2023-08-18 武汉理工大学 载体边界动态保护方法
CN115019561B (zh) * 2022-08-09 2022-12-23 武汉理工大学 互见情况下船舶拖曳系统的外部碰撞风险预警系统
CN116088541B (zh) * 2023-04-10 2023-07-14 武汉理工大学 一种辅助船舶远程驾驶的人机交互系统及辅助方法
CN117315995B (zh) * 2023-09-28 2024-05-07 大连海事大学 基于近距离错过的水域碰撞危险量化及空间分布表征方法
CN117970786A (zh) * 2024-04-02 2024-05-03 武汉理工大学 一种船舶自主航行决策方法、装置、船舶及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107284618A (zh) * 2017-07-03 2017-10-24 吴克 一种船舶防撞的方法
CN107329477A (zh) * 2017-08-14 2017-11-07 河海大学常州校区 一种无人船导航和自动驾驶设备及其方法
CN107884767A (zh) * 2017-10-31 2018-04-06 暨南大学 一种双目视觉系统测量船舶距离与高度的方法
CN108664020A (zh) * 2018-04-11 2018-10-16 上海大学 一种基于速度障碍法和动态窗口法的无人艇动态避障算法
CN109901627A (zh) * 2019-04-08 2019-06-18 吉林大学 一种无人机的着陆位姿调整方法、系统及相关组件
CN111063218A (zh) * 2019-06-24 2020-04-24 武汉理工大学 一种船舶避碰决策方法
CN111186549A (zh) * 2020-01-15 2020-05-22 大连海事大学 一种具有船舶避碰功能的航向自动舵控制系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10429847B2 (en) * 2017-09-22 2019-10-01 Locus Robotics Corp. Dynamic window approach using optimal reciprocal collision avoidance cost-critic

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107284618A (zh) * 2017-07-03 2017-10-24 吴克 一种船舶防撞的方法
CN107329477A (zh) * 2017-08-14 2017-11-07 河海大学常州校区 一种无人船导航和自动驾驶设备及其方法
CN107884767A (zh) * 2017-10-31 2018-04-06 暨南大学 一种双目视觉系统测量船舶距离与高度的方法
CN108664020A (zh) * 2018-04-11 2018-10-16 上海大学 一种基于速度障碍法和动态窗口法的无人艇动态避障算法
CN109901627A (zh) * 2019-04-08 2019-06-18 吉林大学 一种无人机的着陆位姿调整方法、系统及相关组件
CN111063218A (zh) * 2019-06-24 2020-04-24 武汉理工大学 一种船舶避碰决策方法
CN111186549A (zh) * 2020-01-15 2020-05-22 大连海事大学 一种具有船舶避碰功能的航向自动舵控制系统

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An Intelligent Spatial Collision Risk Based on the Quaternion Ship Domain;Wang, Ning;《JOURNAL OF NAVIGATION》;20101031;第63卷(第4期);第733-749页 *
Collision risk identification of autonomous ships based on the synergy ship domain;Xiang-Yu Zhou 等;《2018 Chinese Control And Decision Conference (CCDC)》;20180709;第6746-6752页 *
Intelligent Quaternion Ship Domains for Spatial Collision Risk Assessment;Wang, N;《JOURNAL OF SHIP RESEARCH》;20120930;第56卷(第3期);第170-182页 *
Practical Application of Domain Analysis: Port of London Case Study;Rawson, A 等;《JOURNAL OF NAVIGATION》;20140331;第67卷(第2期);第193-209页 *
基于终端滑模的航天器交会相对位置和姿态控制研究;董经纬;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅱ辑》;中国学术期刊（光盘版）电子杂志社;20190115(第1期);第C031-634页 *
基于速度障碍的多船自动避碰控制方法;熊勇 等;《中国航海》;20150930;第38卷(第3期);第46-51页 *
多无人机编队路径规划与队形控制技术研究;邵壮;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士) 工程科技Ⅱ辑》;中国学术期刊（光盘版）电子杂志社;20190115(第1期);第C031-65页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111709633A (zh) 2020-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111709633B (zh) 一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质
He et al. Quantitative analysis of COLREG rules and seamanship for autonomous collision avoidance at open sea
Zhang et al. A distributed anti-collision decision support formulation in multi-ship encounter situations under COLREGs
Im et al. Potential risk ship domain as a danger criterion for real-time ship collision risk evaluation
Tam et al. Review of collision avoidance and path planning methods for ships in close range encounters
Fang et al. A simplified simulation model of ship navigation for safety and collision avoidance in heavy traffic areas
Du et al. A COLREG-compliant ship collision alert system for stand-on vessels
Lyu et al. Ship's trajectory planning for collision avoidance at sea based on modified artificial potential field
Zhao et al. A novel index for real-time ship collision risk assessment based on velocity obstacle considering dimension data from AIS
CN105807769A (zh) 无人水下航行器ivfh避碰方法
Zhou et al. Navigation safety domain and collision risk index for decision support of collision avoidance of USVs
CN114387824B (zh) 一种符合国际海上避碰规则的避碰转向判定方法
Li et al. Distributed multi-objective algorithm for preventing multi-ship collisions at sea
Sedova et al. Automated stationary obstacle avoidance when navigating a marine craft
Lisowski Sensitivity of computer support game algorithms of safe ship control
Perera et al. Possible COLREGs failures under digital helmsman of autonomous ships
Li et al. Towards real-time ship collision risk analysis: An improved R-TCR model considering target ship motion uncertainty
CN114355899A (zh) 一种基于动态导航船域与速度障碍的无人船避碰方法
CN113012475A (zh) 一种通过评价船舶航行避碰合规性自主避碰的方法
CN114464014A (zh) 基于模糊逻辑的区域船舶碰撞风险处理方法、系统和介质
CN116700295A (zh) 一种复杂水域的船舶自主避碰方法
Zhao et al. A method for correcting the closest point of approach index during vessel encounters based on dimension data from AIS
Grinyak et al. Fuzzy collision avoidance system for ships
Zhang et al. Collision avoidance method for autonomous ships based on modified velocity obstacle and collision risk index
Li et al. Research on intelligent avoidance method of shipwreck based on bigdata analysis

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant